DARPA sender roboter under jorden for å lære dem å redde liv

Du våkner opp under jorden. Du er dehydrert, hodet banker, og det er et dypt flekker i pannen som blør kraftig. Kanskje du sitter fast i et hulesystem, fanget i en smal tunnel, med armene ved din side. Kanskje du sitter fastklemt i et stormavløp som sakte fylles opp med vann. Eller muligens er det en gruvesjakt der strømmen har gått ut, og har kastet deg ut i et skremmende mørkt. Så hører du noe. Det er bare svakt, men du vet hva det betyr: Hjelp er på vei. Bare det er ikke fra et menneskelig redningsteam. Fra buldrende lydene i det fjerne ser det ut til at søk-og-redningsteamet sender inn robotene. Umiddelbart gir følelsen av lettelse vei til en følelse av frykt. Når tiden renner ut, og kanskje bare én sjanse til å få dette riktig, ber du om at roboten de har plukket er opp til jobben.

Dette marerittet av et scenario er et som forhåpentligvis aldri vil ramme deg. Men det er en som DARPA, USAs Defense Advanced Research Projects Agency, desperat prøver å finne et svar på. Og de har 2 millioner dollar øremerket til den som kan hjelpe dem.

For å finne ut akkurat hvordan den perfekte underjordiske redningsroboten skal se ut, har DARPA satt opp en konkurranse, den siste i sin serie med store utfordringer. Ringte Underjordisk (eller "SubT") utfordring, denne konkurransen – som går gjennom 2021 – har som mål å avdekke det beste robotverdenen har å tilby når det gjelder redningsroboter. Konkurransen er åpen for alle fra etablerte robotforskere til det DARPA-prosjektleder Dr. Timothy Chung refererer til som selvfinansierte "tinkerere" fra hele verden. Alt du trenger for å være med på å vinne den syvsifrete premien er å ha laget en robot som er i stand til å kartlegge, naviger og søk i en rekke komplekse underjordiske miljøer under tidssensitive kampoperasjoner eller katastroferespons scenarier. Utover det er det ingen faste retningslinjer for hvordan disse robotene skal se ut.

Oppfordringen til deltakere har resultert i en enorm bølge av interesse og påmeldinger. Disse spenner fra gående firbeinte roboter som firbeint ANYmal-robot Digital Trends har dekket grundig til flygende roboter som bruker lidar, den sprettede laserteknologien som hjelper selvkjørende biler å «se». Nylig gikk kreasjonene til 11 av de beste internasjonale robotteamene under jorden for å bli satt på prøve i de mest utfordrende miljøer.

Løser de store problemene

For en organisasjon hvis navn påkaller bilder av skyggefull myndighetshemmelighet, er DARPAs store utfordringer overraskende offentlige. Og det er nettopp poenget. Siden 2004 har DARPA arrangert lignende konkurranser hvert år eller så, med mål om å gi skapere rundt verden et dytt, både økonomisk og inspirerende, i retningen de håper at teknologien vil utvikle seg i. Prisene som tilbys er i hovedsak sponsoravtaler for forskning med høy uttelling som bygger bro mellom grunnleggende forskning og verktøy for potensielle militære anvendelser.

De store utfordringene kan virke sprø; mye som DARPAs arbeid med andre merkelige forskningsemner som selvstyrende kuler og cyborg-insektspioner. Men de virker ofte bare slik fordi området de utforsker er så nytt. I 2004, for eksempel, lovet DARPA en premie på 1 million dollar til alle som kunne bygge en bil som kunne kjøre seg selv på en 142-mils rute gjennom Mojave-ørkenen. Det "vinnende" laget klarte seg mindre enn åtte miles på flere timer før det tok fyr og grøsset til stopp. Samme år, MIT- og Harvard-økonomene Frank Levy og Richard Murnane brukt selvkjørende biler som eksempel av en oppgave som maskiner var usannsynlig å mestre på grunn av dens kompleksitet. Et og et halvt tiår senere vet vi annerledes. DARPAs Grand Challenge bidro til å legge ut en visjon for autonome kjøretøy, som nå bærer frukter.

"En av tingene som DARPA alltid er interessert i, er å prøve å identifisere banebrytende innovasjoner," forklarte Chung. "Noen ganger skjer det utenfor de tradisjonelle banene, og vi må lete etter [måter å åpne] opp åpningen der disse innovasjonene kan oppstå. Disse Grand Challenges er virkelig fantastiske for å kunne utgjøre et veldig dristig problem og deretter åpne det opp for verden. Det er en måte å både skape begeistring [og også inspirere] de som kanskje ikke tradisjonelt kommer ut for å legge frem [mulige løsninger]."

SubT Challenge høres like dristig ut. Akkurat nå kan ideen om å sende en robot inn i en katastrofesone, i stedet for en førstehjelper av kjøtt og blod, slå deg som usannsynlig. Jeg har mistet oversikten over antall ganger robotforskere beskrive «søk-og-redning»-applikasjoner som den eventuelle begrunnelsen for grensesprengende forskning uten umiddelbar anvendelighet.

Men det er god grunn til å tro at roboter kan brukes på denne måten. De siste årene har a laserskytende slangerobot har blitt brukt til å hjelpe med å avvikle et atomkraftverk i Europa, har den amerikanske hæren oppsøkt 3000 slagmarkklare skorpionroboter for bombetømming, og droner og en robot kalt Colossus ble kalt inn til tjeneste bidra til å bekjempe en massiv brann ved Notre Dame-katedralen i Paris. I alle disse tilfellene var roboter den første handlingen. Så mye som folk bekymrer seg over maskiner som stjeler menneskelige jobber, hver av disse representerer en situasjon der mennesker risikerer sin sikkerhet, eller til og med liv, ved å gå inn i farlige scenarier.

"Vi ønsker ikke å sende inn roboter bare for robotens skyld," sa Chung. "Snarere er det informasjon de kan gi og samle, uten at mennesker må settes i fare." Det er her han ser at SubT Challenge virkelig bidrar.

«Grunnleggende sett er vi interessert i å hjelpe i de situasjonene der, hvis det er noen måte vi kan redusere eksponering av mennesker for risiko i disse farlige miljøene, det er et bidrag å gi,» han fortsatte. "I scenarier for søk og redning, selv om det bare er å holde folk ute mens det er informasjon som må samles, [roboter kan sendes inn] for å generere det første blikket: der det er farer, der det er lommer med frisk luft, hvor det er strukturelt ustabilitet. All den informasjonen hjelper menneskelige respondere til å svare mer effektivt."

Går under jorden

SubT Challenge har nettopp fullført sin første fase. DARPA, som fant sted over en fire-dagers strekning i august i et nedlagt gruvesystem i Pittsburgh, Pennsylvania, skapte et simulert katastrofescenario for å sette robotdeltakerne gjennom deres skritt. Chung beskrev det som en "dristig underjordisk åtseledderjakt" der robotene måtte reise gjennom et stort gruvesystem, befolket av gjenstander som termiske utstillingsdukker som representerer overlevende. Robotene som deltok inkluderte 20 ubemannede luftfartøyer, 64 bakkeroboter og en autonom luftskiprobot kalt Duckiefoat.

"Ideen er at team av roboter må krysse, overvinne, noen ganger identifisere nye veier, for å finne disse artefaktene," sa han. "For hver gjenstand som blir funnet, scorer de et poeng. Lagene som scorer flest poeng i løpet av den tildelte tiden er konkurransevinnerne.»

Det var en vanskelig utfordring. "Robotteamene startet ved én inngang, og det er egentlig all informasjonen de hadde om hele gruven," forklarte han. «Disse var ukjente for dem. Vi ga dem ingen forhåndsinformasjon eller kart."

Vinnergruppen ved denne anledningen var Team Explorer, et samarbeid mellom Carnegie Mellon og Oregon State University. Teamets roboter klarte å avdekke 25 av 40 gjenstander under tøffe forhold, inkludert mye vann og gjørme. Team Explorer designet og bygget to bakkekjøretøyer og to droner laget spesielt for å operere i gruver. En annen gruppe som presterte bra var Team CoSTAR, et kraftsenter som består av NASAs Jet Propulsion Laboratory, MIT, Caltech og flere andre. Til slutt klarte CoSTARs roboter å avdekke 11 av de 40 artefaktene: ikke akkurat et rent sveip, men ikke en dårlig visning heller.

Dette er langt fra slutten av konkurransen. I februar 2020 vil neste SubT Challenge finne sted i en såkalt Urban Circuit. "Du kan forestille deg at det er alt fra en metro-type transittstasjon til infrastruktur som stormavløp eller kloakk," sa Chung. "Dette er alle typer miljøer som er underjordiske urbane omgivelser der en nødsituasjon kan oppstå." (Denne Urban Circuit er hva DARPA la nylig ut en tweet for, som ber om tilgang til "menneskeskapt underjordisk miljø som spenner over flere byblokker" som inkluderer en "kompleks layout og flere etasjer, inkludert atrier, tunneler og trapperom.")

Deretter vil det være en Cave Circuit i august 2020, der deltakende roboter må kjempe med uforutsigbarheten til naturlige underjordiske miljøer. Konkurransen skal avsluttes i august 2021, med en "Final Event" som inkluderer alle tre underdomenene i ett gigantisk spor. Vinneren vil da bli tildelt premiepengene på $2 millioner.

"En av de morsomme delene med SubT Challenge er bare fordi en løsning fungerer bra i en krets, betyr det ikke nødvendigvis at den vil gjøre det bra i fremtidige kretser," sa Chung. "Det er fordi mangfoldet i miljøene gir potensielt ganske forskjellige løsninger. For eksempel, på Urban Circuit, kan vi forutse mye mer vertikalitet, der det å være en bakkerobot kanskje ikke er nok. I Cave Circuit [i mellomtiden] vil det være mange uregelmessigheter på grunn av moder naturs kreativitet.»

Høres det morsomt ut? Det kan du vedde på! Er det en massiv teknisk utfordring å overkomme? Absolutt! Men kan den verdifulle forskningen som kommer ut av dette prosjektet en dag brukes til å redde menneskers liv? Det er det alle regner med.

Redaktørenes anbefalinger

• Møt Xenobots: Levende, biologiske maskiner som kan revolusjonere robotikk
• God på StarCraft? DARPA ønsker å trene militærroboter med hjernebølgene dine
• NASA vil ha din hjelp til å utvikle autonome roboter for å utforske andre verdener
• Kollapsende «robot» kan spare deg for en parkeringsplass på Black Friday
• Moxi, den 'vennlige' sykehusroboten, ønsker å hjelpe sykepleiere, ikke erstatte dem